هل الحياة ممكنة على الأرض من دون؟

الشمس:

تتوزع أشعة الشمس إلى ثلاثة مكونات رئيسية:

(1)  الضوء المرئي بطول موجي بين 0.4 و 0.8 ميكرومتر.

(2)  الأشعة فوق البنفسجية بأطوال موجيية أقل من 0.4 ميكرومتر.

(3)  الأشعة تحت الحمراء بأطوال موجية أكثر من 0.8 ميكرومتر.

يشكل الضوء المرئي 50% تقريباً من الأشعة التي تصل سطح الأرض، بينما تصل كمية قليلة من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأرض ولها أهمية كبيرة  في توليد فيتامين D ، أما الأشعة تحت الحمراء فتولد الحرارة وكميتها التي تصل الأرض فتقارب نصف أشعة الشمس الكلية.

تبعد الأرض عن الشمس (حوالي 150 مليون كيلومتر) ووزنها (حوالي 1.9891 x 1030 كيلوغرام)

حجم الشمس كبير بالنسبة للأرض  حيث تتسع لــ 1.3 مليون أرض.

الشمس هي العامل الرئيسي الأول في الحياة على الأرض فهي تزود الأرض بالحرارة والطاقة  اللازمة للكائنات الحية كالنباتات التي تستخدمها لتشكيل قواعد متعددة من السلاسل الغذائية.

القمر:

يبلغ قطر القمر 475,3 كيلومتر وحجمه حوالي ربع حجم الأرض. وله  تأثير كبير على الأرض وعلى الحياة عليها. حيث يؤثر  القمر على حركة المد والجزر للبحار والبحيرات والغلاف الجوي وقشرة الأرض.

ينتج المد والجزر الأعظمي في الجهة المقابلة للقمر من الأرض بسبب الجاذبية وفي الجهة الثانية الأبعد بسبب انحسار المياه، أما المد والجزر الأصغري فيحدث بينهما.

تعمل جاذبية القمر على التخفيف من سرعة دوران الأرض مما يؤدي إلى زيادة طول اليوم الأرضي 2,3 ميلي ثانية خلال 100 سنة. أما الطاقة التي تخسرها الأرض فتؤول إلى القمر وتؤدي إلى ابتعاد القمر عن الأرض 3,8 سنتيمتر سنوياً.

كما تؤثر جاذبية القمر على الحياة على الأرض نتيجة تعديل درجة ميلان محور الأرض الذي يؤدي نسبياً إلى ثبات مناخ الأرض خلال فترة من الزمن تزيد عن بلايين السنين حيث ازدهرت الحياة على الأرض.

 

طبقة الأوزون:

هي عبارة عن منطقة في الطبقة العليا من الغلاف الجوي على ارتفاع يتراوح بين 15 و 35 كيلومتر من سطح الأرض تحتوي على تركيز كبير من الأوزون (O₃). تعمل طبقة الأوزون على على حجز أشعة الشمس ذات الطول الموجي أقل من 290 نانومتر من أن تصل إلى سطح الأرض وبما يتضمن كلا النوعين من الأشعة فوق البنفسجية UVB و UVA وأنواع أخرى من الأشعة التي يمكن أن تضر أوتقتل معظم الأحياء على الأرض. حيث تمتص طبقة الأوزون 98% من الأشعة فوق البنفسجية.

تظهر الدراسات المخبرية وعلوم الأوبئة أن الأشعة البنفسجية من النوع UVB تسبب سرطان الجلد في الطبقة السطحية من الجلد وتلعب دوراً هاماً في تطوير سرطان طبقة الميلانوما المسؤولة عن تشكيل لون الجلد، ويؤثر هذا النوع من الأشعة على العينين فيؤدي إلى إعتام عدسة العين.

أما النوع الآخر UVA والأخطر فيؤدي إلى سرطان في الميلانوما حيث يدخل عميقاً في الجلد، كما ويؤدي إلى شيخوخة الجلد المبكرة.

تخترق الأشعة فوق البنفسجية الطبقات السطحية التي تحمي الكائنات الحية مثل الجلد فتؤدي لتخريب  جزيئات الحمض النووي DNA في الحيوان والنبات.

 

الغلاف الجوي للأرض:

يحتوي الغلاف الجوي للأرض على المكونات التالية: (بحسب ناسا NASA)

غاز النتروجين: 78% - غاز الأكسجين: 21% - غاز الأرغون: 0.93% - غاز ثاني أكسيد الكربون 0.04% وآثار من غازات مختلفة كالنيون والهليوم والميثان والكريبتون والهيدروجين بالإضافة لبخار الماء. يعتبر غازي النتروجين والأكسجين أساسيين في حياة الإنسان على الأرض.

أما المكونات الأخرى والتي تشكل أقل من 1% من الغلاف الجوي فلها دور أكبر وتؤثر على فترة المناخ طويلة الأجل وقصيرة الأجل وكمثال: التغيرات في كمية بخار الماء في الغلاف الجوي (الرطوبة).

إن لبخار الماء وثاني أكسيد الكربون والميثان وأول أكسيد النتروجين وأكسيد الكبريت خواص هامة  حيث تمتص الحرارة الصادرة عن سطح الأرض فتسخن الغلاف الجوي وتشكل عامل الاحتباس الحراري وبدونها يمكن أن تنخفض درجة حرارة سطح الأرض إلى حدود 30 درجة أبرد مما هي عليه وهي درجة كثيرة البرودة على معظم الأحياء التي نعرفها على الأرض.

 

الخواص الفريدة للماء:

تعتمد الكائنات الحية على الماء. وتعتبر خواص الماء فريدة من نوعها من باقي المواد وتفسر قطبية جزيئات الماء لماذا توجد بعض هذه الخواص، مثل قابلية ذوبان الأملاح والحموض والقلويات والسكريات والغازات فيها. كم أن معظم مكونات الخلية كالبروتينات والحمض النووي أيضاً تذوب في الماء مما يجعل الماء أساس وجود الحياة.

بالإضافة إلى أن هذه الخواص تحافظ على الحياة من خلال عمليات الكيمياء الحيوية ولكنها تؤمن أيضاً الوسط البيئي الملائم لاستمرار الحياة.

يتمدد الماء بالحرارة والبرودة عند الرجة 4 مئوية وينجم عن ذلك:

-         ضرورة أن درجة حرارة أجسام الماء العذب (ليس فقط عند سطح الماء) تقارب الدرجة 4 مئوية قبل حدوث التجمد

-         أن تجمد الأنهار والبحيرات والبحار تكون من الأعلى نحو الأسفل وتشكل طبقة الماء المتجمدة عازلاً مما يسمح للأحياء في الأعماق من الاستمرار نتيجة لعدم تجمد الماء في العمق

-         يؤمن الحمل الحراري للماء الأكسجين اللازم للأحياء في الأعماق للاستمرار.

تعمل السعة الحرارية الكبيرة لمياه المحيطات والبحار والبحيرات كمخزون حراري يعدل من مناخ الأرض.

ويساهم التوتر السطحي الكبير للماء بالإضافة إلى تمدد الماء عند التجمد في عملية تآكل الصخور فتتشكل التربة اللازمة للزراعة.

 

الجاذبية:

تعطي الجاذبية على الأرض الأجسام الفيزيائية الوزن. تنتج جاذبية الأرض من كتلها وحجمها (كتلة الأرض: 5.97237 X 1024 كيلوغرام وحجم الأرض: 5.514 غرام/سم³ )

درس العلماء خلال الثلاثين سنة الماضية تأثير الجاذبية الأرضية على على الخلايا والأجسام حيث لاحظوا في عام 1980 أن غياب الجاذبية يعزز من احتباس الدم في القسم الأعلى من الجسم فيزيد الضغط في المخ . وتؤكد الدراسات الحديثة ذلك وتشير إلى إنخفاض في إطلاق أجهزة الإرسال العصبية الهامة التي يستخدمها المخ للتواصل.

كما وجد العلماء أن غياب الجاذبية يؤدي إلى انكماش الخلايا المسؤولة عن تشكل العظام وبنفس الوقت نشاط  في الخلايا المسؤولة عن تقهقر العظام وذلك بمجمله يؤدي إلى تسريع فقدان العظام.

باختبار عينات دم من رواد الفضاء قبل وبعد رحلاتهم للفضاء اكتشف الأخصائيون أن انخفاض الجاذبية يؤدي إلى ضعف وظائف خلايا المناعة في الجسم T-cells التي تقوم بالدفاع عن الجسم ضد كثير من الأمراض.

References: www.britannica.com   www.epa.gov   www.nationalgeographic.org   www.nasa.gov

newsroom.ucla.edu